JPS6049323B2 - Moving object tracking control device - Google Patents
Moving object tracking control deviceInfo
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- JPS6049323B2 JPS6049323B2 JP51146757A JP14675776A JPS6049323B2 JP S6049323 B2 JPS6049323 B2 JP S6049323B2 JP 51146757 A JP51146757 A JP 51146757A JP 14675776 A JP14675776 A JP 14675776A JP S6049323 B2 JPS6049323 B2 JP S6049323B2
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- moving object
- laser beam
- amount
- light source
- laser light
- Prior art date
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- Expired
Links
Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
- Navigation (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は例えばトンネルを掘削する掘削機の進路を制
御する場合等に応用して好適な移動物体の追尾制御装置
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a tracking control device for a moving object suitable for application, for example, to controlling the course of an excavator excavating a tunnel.
トンネルを所定の方向に掘り進んでいくには掘削方向を
ある基準値を以つてガイドしてやる必要がある。In order to excavate a tunnel in a predetermined direction, it is necessary to guide the excavation direction using a certain reference value.
従来このガイドとしては外界で測量した方位基準値をト
ンネル内に設置したセオドライトに移し、このセオドラ
イトの指示する方位を基準にトンネルを掘るようにして
いる。このため外界からトンネル内のセオドライトに基
準値を移す作業が面倒であり時間も掛る。更にトンネル
を掘り進むに従つて奥にあるセオドライトに基準値を移
”していく必要がある。このためにもまた時間と労力を
必要とする。また基準値を他のセオドライトに移す毎に
漸次誤差が加算されていき、ナンネルの奥に向うに従つ
て誤差が大きくなつていく傾向がある。またセオドライ
トは人為的に操作するも・のであるからトンネルが大き
い場合はセオドライトを使う方法でもよいが、トンネル
の直径が帥小さい例えば電話線敷設用或は下水道敷設用
のトンネルでは人間が入れない場合もある。このような
小口径のトンネルは縦穴を掘りこの縦穴から自動掘削機
を挿入し、自動掘削機にて所定の方向にトンネルを掘る
方法が採られる。一部の自動掘削機ては既に掘削機の姿
勢検出装置が搭載され自動的に掘削作業が行えるように
している。Conventionally, this guide transfers the azimuth reference value measured in the outside world to a theodolite installed inside the tunnel, and the tunnel is dug based on the azimuth indicated by this theodolite. For this reason, the work of transferring reference values from the outside world to the theodolite inside the tunnel is troublesome and time consuming. Furthermore, as the tunnel is dug, it is necessary to transfer the reference value to the theodolite located at the back.This also requires time and effort.Also, each time the reference value is transferred to another theodolite, the error gradually increases. is added up, and the error tends to increase as you go deeper into the tunnel.Also, the theodolite is manually operated, so if the tunnel is large, you can use a theodolite. For example, in tunnels for laying telephone lines or sewerage systems, the diameter of the tunnel is so small that humans may not be able to enter.Such small-diameter tunnels can be excavated automatically by digging a vertical hole and inserting an automatic excavator through this vertical hole. A method is adopted in which a tunnel is dug in a predetermined direction using a machine.Some automatic excavators are already equipped with an excavator attitude detection device so that they can perform excavation work automatically.
第1図はその一例を示し、図中1を掘削機とし、掘削機
1の掘削方向の軸線をZ軸、Z軸と互に直交する2つの
軸線をx軸及ひY軸とすると、X軸を軸とするZ軸の方
向は方位角ψとして表わされ、これはジャイロによつて
検出される。またY軸と軸とする回転はピッチ角0と呼
ばれこれは加速度計によつて検出される。更にZ軸を軸
とする回転はロール角φと呼ばれ、これも加速度計によ
つて検出される。このようにジャイロと2つの加速度計
によつて掘削方向を決める方位角ψと、ピッチ角θと、
ロール角φとを検出し、これらの検出信号を基準値と比
較しながら掘削を進めるものである。然し乍らこの制御
方法による場合は各軸X,Y,Zが平行に移動しても掘
削機1の姿勢は変化しないので、その平行移動を検出で
きない欠点がある。FIG. 1 shows an example of this. If 1 in the figure is an excavator, the axis of the excavator 1 in the excavation direction is the Z axis, and the two axes mutually perpendicular to the Z axis are the x axis and the Y axis, then The direction of the Z-axis about the axis is expressed as an azimuth angle ψ, which is detected by a gyro. Further, rotation about the Y axis is called pitch angle 0, which is detected by an accelerometer. Furthermore, the rotation about the Z axis is called the roll angle φ, which is also detected by the accelerometer. In this way, the azimuth angle ψ, which determines the excavation direction using a gyro and two accelerometers, and the pitch angle θ,
The excavation is carried out by detecting the roll angle φ and comparing these detection signals with a reference value. However, with this control method, the attitude of the excavator 1 does not change even if the axes X, Y, and Z move in parallel, so there is a drawback that the parallel movement cannot be detected.
従つてこの場合でもセオドライトで平行移動を監視して
いく必要がある。このためトンネルー内にセオドライト
を持ち込みこのセオドライトに外界から基準値を移し、
この基準値を順次トンネルの奥に移していく操作を行わ
なくてはならず人手と時間を要することとなる。この発
明の目的は掘削方向の基準値設定がトン!ネル内の任意
の位置で行うことができる移動物体の追尾制御装置を提
供するにある。Therefore, even in this case, it is necessary to monitor parallel movement using a theodolite. For this reason, we brought a theodolite into the tunnel and transferred the reference value from the outside world to this theodolite.
This reference value must be sequentially moved to the back of the tunnel, which requires manpower and time. The purpose of this invention is to set a reference value for the excavation direction! An object of the present invention is to provide a moving object tracking control device that can perform tracking at any position within a wall.
この発明では掘削機から離れた位置にレーザ光源を設け
、このレーザ光源をそのビーム軸が先に説明したような
X,Y,Zの3軸を軸応として回こ動できる支持手段に
取付け各軸の角度を方位角ψに関してはジャイロをまた
ピッチ角0とロール角φに関しては加速度計によつてそ
れぞれ基準値が定められるようにし、これらの基準値か
ら所望の掘削方向を規定してその規定した方向にレーザ
ビ1ームを照射させる。In this invention, a laser light source is provided at a position away from the excavator, and this laser light source is attached to a support means that allows its beam axis to rotate about the three axes X, Y, and Z as described above. Standard values for the axis angle are determined using a gyro for the azimuth angle ψ, and by an accelerometer for the pitch angle 0 and roll angle φ, and the desired excavation direction is defined from these standard values and then determined. A laser beam is irradiated in the direction.
一方掘削機には受光器が設けられ、この受光器によつて
レーザビームを受けレーザビームを基準として掘削機の
姿勢及び平行移動を検出するように構成するものである
。従つてこの発明によればトンネル内の任意の位置で掘
削方向を規定することができ、然も掘削機がX,Y,Z
軸に関して平行移動するとこれを検知できる自動追尾装
置を提供できる。On the other hand, the excavator is provided with a light receiver, which is configured to receive the laser beam and detect the attitude and parallel movement of the excavator with reference to the laser beam. Therefore, according to this invention, the excavation direction can be defined at any position in the tunnel, and the excavator can
It is possible to provide an automatic tracking device that can detect parallel movement about an axis.
以下にこの発明の一実施例を図面について詳細に説明す
る。An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第2図はこの発明装置の概要を説明するための図面であ
る。FIG. 2 is a drawing for explaining the outline of this invention device.
図中2はトンネルを示し、3は地上を示す。トンネル2
の先端には既に掘削機1が配)置されている状態を示す
。掘削機1の後尾から離れた位置にレーザ光源4が設置
される。この例ではレーザ光源4をトンネル2の天井に
取付けた場合を示す。レーザ光源4から出されたレーザ
ビーム5は掘削機1の後尾に向つて照射される。掘削・
機1の後尾には受光器6が取付けられる。この受光器6
の取付位置は掘削機1の軸芯Zから或る距離Qだけ離れ
た位置に取付けられる。受光器6にてレーザビーム5を
受光し、これによつて掘削機1の姿勢及び平行移動に関
する信号が受光器6よ″り得られ、その検出信号はケー
ブル7を通じて例えば地上3に設けたデータ処理装置8
に送られる。データ処理装置8では掘削機1の姿勢検出
信号をレーザ光源4を支持する支持装置4aから得られ
る掘削方向を規定する基準値と比較し、その比較結果を
ケーブル9を通じて再び掘削機1に戻し、この信号によ
つて掘削機1の掘削方向を操舵する例えば油圧ジャッキ
(特に図示しない)を制御するようにして、掘削機1の
掘削方向をレーザビーム5によつて案内するように構成
するものである。次に各部の構成を順次説明する。In the figure, 2 indicates the tunnel, and 3 indicates the ground. tunnel 2
The state in which the excavator 1 is already placed at the tip of the figure is shown. A laser light source 4 is installed at a position away from the rear of the excavator 1. This example shows a case where the laser light source 4 is attached to the ceiling of the tunnel 2. A laser beam 5 emitted from a laser light source 4 is irradiated toward the rear of the excavator 1. Drilling/
A light receiver 6 is attached to the rear of the aircraft 1. This receiver 6
The mounting position is a certain distance Q from the axis Z of the excavator 1. The laser beam 5 is received by the light receiver 6, whereby a signal regarding the attitude and parallel movement of the excavator 1 is obtained from the light receiver 6, and the detection signal is transmitted to the data provided on the ground 3 through a cable 7, for example. Processing device 8
sent to. The data processing device 8 compares the attitude detection signal of the excavator 1 with a reference value that defines the excavation direction obtained from the support device 4a that supports the laser light source 4, and returns the comparison result to the excavator 1 via the cable 9. This signal is used to control, for example, a hydraulic jack (not particularly shown) that steers the excavation direction of the excavator 1, and the excavation direction of the excavator 1 is guided by the laser beam 5. be. Next, the configuration of each part will be explained in order.
第3図はレーザ光源4の支持装置4aを示す。FIG. 3 shows a support device 4a for the laser light source 4. As shown in FIG.
この支持装置4aは基台10を有し、基台10上に互に
直交する2つの軸Y.!.Z軸を回動支点とする2つの
ジンバル11,12が取付けられる。即ち図の例ではZ
軸を回動支点とするジンバル11は基台10から折曲げ
られて形成された一対の脚13−13に回動自在に取付
けられた軸14によつて支持される。Y軸を回動支点と
するジンバル12はジンバル11に取付けられた軸15
によつて支持される。各軸14と15にはそれぞれ信号
量に比例した回転角がえられるモータ(以下モータとい
う)M1とM2が取付けられモータM1とM2によつて
ジンバル11と12が各別にそれぞれZ及びY軸を中心
に回動できるように構成される。また各軸14と15に
は加速度計Gl,G2が取付けられ基準値、即ち水平状
態からのジンバル11と12の傾きを検出するようにし
ている。ジンバル12にはモータM3が取付けられ、こ
のモータM3の出力軸を必要に応じて減速歯車機構を介
して軸16に連結し、軸16をモータM3にて回動でき
るように構成する。軸16はY及びZ軸とそれぞれと直
交するX軸を軸芯とし、その先端にx軸と直角にテーブ
ル17を取付ける。テーブル17上にレーザ光源4とジ
ャイロ18が取付けられ、斯くしてレーザ光源4の支持
装置4aが構成される。このようにしてレーザ光源4は
X,Y,Z軸の全てに関して回動させることができるよ
うに保持され、この支持装置4aによつてレーザビーム
5を基台10を動かすことなく任意の方向に照射できる
。This support device 4a has a base 10, on which two axes Y. ! .. Two gimbals 11 and 12 are attached with the Z-axis as a rotational fulcrum. In other words, in the example shown in the figure, Z
The gimbal 11, which uses the shaft as a rotation fulcrum, is supported by a shaft 14 rotatably attached to a pair of legs 13-13 formed by bending the base 10. The gimbal 12 whose pivot point is the Y axis is a shaft 15 attached to the gimbal 11.
Supported by. Motors (hereinafter referred to as motors) M1 and M2 that can obtain a rotation angle proportional to the signal amount are attached to each axis 14 and 15, respectively. It is configured so that it can rotate around the center. Further, accelerometers Gl and G2 are attached to each axis 14 and 15 to detect a reference value, that is, the inclination of the gimbals 11 and 12 from a horizontal state. A motor M3 is attached to the gimbal 12, and the output shaft of the motor M3 is connected to a shaft 16 via a reduction gear mechanism as necessary, so that the shaft 16 can be rotated by the motor M3. The axis 16 has an X axis that is perpendicular to the Y and Z axes as its axis, and a table 17 is attached to the tip thereof at right angles to the x axis. The laser light source 4 and the gyro 18 are mounted on the table 17, thus forming a support device 4a for the laser light source 4. In this way, the laser light source 4 is held so that it can be rotated about all the X, Y, and Z axes, and the laser beam 5 can be directed in any direction by the support device 4a without moving the base 10. Can be irradiated.
然もテーブル17は2つのジンバル11,12とモータ
Ml,M2及び加速度計Gl,G2によつて正確に基準
値例えば水平状態に合わせることが−でき、またジャイ
ロ18によつて基準値例えば北を検出することができる
。ジンバル11と12及びテーブル17をそれぞれモー
タMl,M2,M3にて操作することによつて例えばデ
ータ処理装置8からこれらのモータM1〜M3を制御す
ることによりレーザ光源4の方向を任意所望の方向に遠
隔制御できる。そして基台10を例えばトンネル2の天
井に取付けるとき、例えば軸Zをトンネル2の軸芯と平
行するように取付けろことによりリレーザビーム5のピ
ッチ角を変更するときはこのY軸を回動軸とするジンパ
ル12だけを回動操作するだけで済み都合がよい。また
レーザビーム5の照射方位を変更するにはモータM3を
駆動すればよい。従つてこの支持装置4aによればトン
ネル内の任意の位置でレーザビーム5の方向を基準値例
えば水平で真北を向いた状態に合致させることも任意所
望の方向に規定することもできる。However, the table 17 can be accurately adjusted to a reference value, for example, the horizontal state, by the two gimbals 11, 12, the motors Ml, M2, and the accelerometers Gl, G2. can be detected. By operating the gimbals 11 and 12 and the table 17 using motors M1, M2, and M3, respectively, the direction of the laser light source 4 can be changed to any desired direction by controlling these motors M1 to M3 from the data processing device 8, for example. can be remotely controlled. When attaching the base 10 to the ceiling of the tunnel 2, for example, attach it so that the axis Z is parallel to the axis of the tunnel 2. When changing the pitch angle of the relay laser beam 5, rotate this Y axis. It is convenient because it is only necessary to rotate only the jinpal 12, which is the axis. Further, in order to change the irradiation direction of the laser beam 5, it is sufficient to drive the motor M3. Therefore, according to this support device 4a, the direction of the laser beam 5 can be made to match the reference value, for example, horizontal and facing due north, or can be defined in any desired direction at any position within the tunnel.
これらの方向の規定はデータ処理装置8に規定値を入力
コマンド10として入力することにより行う。よつてト
ンネル2の内でその位置におけるトンネルの掘削方向が
解つていればその方向にレーザビーム5を照射すること
ができる。然もビーム5の方向を規定するのは地上がら
行うことができ、人間が入れないようなトンネル内でも
使用することができる。一方掘削機1に搭載する受光器
6はレーザビーム5を迎え入れる側の先端に第4図及び
第5図に示すように面走査装置20を設ける。These directions are specified by inputting specified values to the data processing device 8 as input commands 10. Therefore, if the tunnel excavation direction at a certain position in the tunnel 2 is known, the laser beam 5 can be irradiated in that direction. However, the direction of the beam 5 can be determined from the ground, and it can also be used in tunnels where humans cannot enter. On the other hand, the light receiver 6 mounted on the excavator 1 is provided with a surface scanning device 20 at its tip on the side that receives the laser beam 5, as shown in FIGS. 4 and 5.
この面走査装置20は例えば互に平行するスクリューシ
ャフト21−21を垂直方向に植立させ、この一対のス
クリューシャフト21−21にバー22の両端を螺合さ
せる。スクリューシャフト21−21は例えばパルスモ
ータ23の軸23aからベベルギヤ24,25,26を
通じて互に同一方向に回転駆動し、バー22をスクリュ
ーシャフト21−21のネジ送りによつて上下に往復駆
動する。バー22には複数の光電変換素子27が一列に
配列され、受光器6の入口を面走査する。従つて掘削機
1がレーザビーム5に沿つて正確に掘り進んでいる状態
ではレーザビーム5は受光器6の軸芯に入射する。In this surface scanning device 20, for example, mutually parallel screw shafts 21-21 are vertically set up, and both ends of a bar 22 are screwed onto the pair of screw shafts 21-21. The screw shafts 21-21 are driven to rotate in the same direction from, for example, a shaft 23a of a pulse motor 23 through bevel gears 24, 25, and 26, and the bar 22 is reciprocated up and down by the screw feed of the screw shaft 21-21. A plurality of photoelectric conversion elements 27 are arranged in a line on the bar 22 and scan the surface of the entrance of the light receiver 6. Therefore, when the excavator 1 is excavating accurately along the laser beam 5, the laser beam 5 is incident on the axis of the light receiver 6.
従つてバー22がスクリューシャフト21−21の中央
を通過するときレーザビーム5と交叉し、このときバー
22の中央に取付けた光電変換素子から受光信号が得ら
れる。また掘削機1が第1図で説明したX,Y,Z軸に
関して平行移動を起すとバー22とレーザビーム5との
交叉する位置が変わりその平行移動を検知することがで
きる。またこの面走査装置20の後方に掘削機1のピッ
チ角、ロール角及び方位角を検出する姿勢検出装置28
が設けられている。Therefore, when the bar 22 passes through the center of the screw shaft 21-21, it intersects with the laser beam 5, and at this time a light reception signal is obtained from the photoelectric conversion element attached to the center of the bar 22. Further, when the excavator 1 causes parallel movement with respect to the X, Y, and Z axes explained in FIG. 1, the position where the bar 22 and the laser beam 5 intersect changes, and the parallel movement can be detected. Also, an attitude detection device 28 behind this surface scanning device 20 detects the pitch angle, roll angle, and azimuth angle of the excavator 1.
is provided.
この姿勢検出装置28はレンズ29が開口端に取付けら
れた胴30とノ胴30の後端に取付けられた光電変換素
子群31とにより構成される。胴30の軸芯は掘削機1
の軸Zと平行して取付けられる。光電変換素子群31は
例えば第6図に示すように円形の内部にマトリックス状
に複数の光電変換7素子を配列させる。This attitude detection device 28 is composed of a barrel 30 having a lens 29 attached to its open end, and a photoelectric conversion element group 31 attached to the rear end of the barrel 30. The axis of the body 30 is the excavator 1
is mounted parallel to the axis Z of the For example, as shown in FIG. 6, the photoelectric conversion element group 31 has a plurality of seven photoelectric conversion elements arranged in a matrix inside a circle.
この光電変換素子群31のP−P線とQ−Q線の交点を
この素子群31の中心とし、レンズ29の光軸をこの中
心と一致させ、レンズ29の焦点距離に光電変換素子群
31が丁度くるように配置してある。またレンズ29の
光フ軸は面走査装置20の中心位置と合致させる。更に
姿勢検知手段の一つとして掘削機1のロール角を検出す
るためのY軸を入力軸とする加速度計32が取付けられ
る。このように構成することによつてレーザビーム5が
受光器6の軸芯に入射している状態ではレーザビーム5
は面走査装置20の中央に入射し、また姿勢検出装置2
8では光電変換素子群31の中央素子にレーザビーム5
が入射する。The intersection of the P-P line and the Q-Q line of this photoelectric conversion element group 31 is set as the center of this element group 31, and the optical axis of the lens 29 is made to coincide with this center. It is placed so that it fits exactly. Further, the optical axis of the lens 29 is made to coincide with the center position of the surface scanning device 20. Furthermore, an accelerometer 32 whose input axis is the Y-axis for detecting the roll angle of the excavator 1 is attached as one of the attitude detection means. With this configuration, when the laser beam 5 is incident on the axis of the light receiver 6, the laser beam 5
is incident on the center of the surface scanning device 20, and the attitude detection device 2
8, a laser beam 5 is applied to the central element of the photoelectric conversion element group 31.
is incident.
掘削機1がX及びY軸方向に平行移動したとすると、面
走査装置20に入射するレーザビーム5の入射位置が変
化し、その平行移動量を検出する。また掘削機1の姿勢
が変化するとレーザビーム5の入射点が光電素子群31
の中心位置からズレそのズレ量と加速度計32の出力に
よつて掘削機1の姿勢を検知することができる。例えば
加速度計32の出力が零の状態、即ちロール角φがφ=
02のとき第6図のS点にある光電変換素子にレーザビ
ーム5が入射したとするとピッチ角0はθ=Lで求まり
、方位角ψはψ=Lで求められる。Assuming that the excavator 1 moves in parallel in the X and Y axis directions, the incident position of the laser beam 5 that enters the surface scanning device 20 changes, and the amount of the translation is detected. Furthermore, when the attitude of the excavator 1 changes, the incident point of the laser beam 5 changes to the photoelectric element group 31.
The attitude of the excavator 1 can be detected based on the amount of deviation from the center position and the output of the accelerometer 32. For example, when the output of the accelerometer 32 is zero, that is, when the roll angle φ is φ=
02, when the laser beam 5 is incident on the photoelectric conversion element at point S in FIG. 6, the pitch angle 0 is found as θ=L, and the azimuth angle ψ is found as ψ=L.
この演算はデータ処理装置8で行われ、その算出値によ
つて掘削機1の操舵がなされる。但しLはレンズ29と
光電変換素子群31との間の距離a及びbはP−P線及
びQ−Q線からS点までの距離である。加速度計32に
出力が発生するとその出力によつてロール角φが検出さ
れる。This calculation is performed by the data processing device 8, and the excavator 1 is steered based on the calculated value. However, L is the distance between the lens 29 and the photoelectric conversion element group 31, and distances a and b are the distances from the P-P line and the Q-Q line to the S point. When an output is generated in the accelerometer 32, the roll angle φ is detected based on the output.
ロール角φが発生すると光電変換素子群31は掘削機1
の軸Zを中心に第7図に示すようにロール角φに対応し
た量一だけ移動する。第7図の例ではロール角φの発生
によつて光電変換素子群31は点線の位置から実線図示
の位置まで移動する。このためレーザビーム5の入射点
Sの座標A,bを素子群31が元の点線で示す位置にあ
る場合の座標a″,2b″に戻し、4この座標a″,b
″によつて方位角ψとピッチ角θを算出する必要がある
。このための変換式はa″″F.3−Q(1−COSφ
) ・・・(1)b″:b+Qsinφ
・・・・(2)で与えられる
。When the roll angle φ occurs, the photoelectric conversion element group 31
It moves by an amount corresponding to the roll angle φ, as shown in FIG. In the example shown in FIG. 7, the photoelectric conversion element group 31 moves from the position indicated by the dotted line to the position indicated by the solid line due to the occurrence of the roll angle φ. Therefore, the coordinates A, b of the incident point S of the laser beam 5 are returned to the coordinates a'', 2b'' when the element group 31 is in the original position shown by the dotted line, and the coordinates a'', b
It is necessary to calculate the azimuth angle ψ and pitch angle θ using
)...(1) b″:b+Qsinφ
...It is given by (2).
;上述においては
レーザ光源4の方向をその位置におけるトンネルの設計
値に設定したときレーザビーム5が受光器6の軸芯に入
射するものとして説明したが実用上はこのような理想的
な状態は望めない。このためレーザ光源4の向をトンネ
ルの4設計値からずらしレーザビーム5が受光器6に入
射するように調整する必要がある。レーザビームをトン
ネルの設計値からずらして設定した場合には掘削機1が
前進する毎に受光器6から得られるデータをズレ量だけ
補正しながら基準値と比較する必要がある。この補正は
データ処理装置8に真の方向からのズレ量分を記憶させ
ておき、この記憶値によつて補正が行われる。以上説明
したようにこの発明によればレーザビーム5の照射方向
をトンネル2の中で所望の方向に設定することができる
。In the above description, it was assumed that the laser beam 5 is incident on the axis of the receiver 6 when the direction of the laser light source 4 is set to the design value of the tunnel at that position, but in practice, such an ideal state is not possible. I can't hope. Therefore, it is necessary to shift the direction of the laser light source 4 from the tunnel design value and adjust the direction so that the laser beam 5 enters the light receiver 6. When the laser beam is set to be shifted from the tunnel design value, it is necessary to compare the data obtained from the light receiver 6 with the reference value while correcting the amount of shift each time the excavator 1 moves forward. This correction is performed by storing the amount of deviation from the true direction in the data processing device 8, and using this stored value. As explained above, according to the present invention, the irradiation direction of the laser beam 5 can be set in a desired direction within the tunnel 2.
従つて掘削方向の基準の設定が簡単にできる。然も掘削
機1に搭載した受光器6には面走査装置20と姿勢検出
装置281及びロール角検出用加速度計32とを設けた
から面走査装置20によつて掘削機1の平行移動を検出
でき、姿勢検出装置28と加速度計32とによつて掘削
機1のピッチ角θ、方位角ψ、ロール角φを検出するこ
とができる。然もレーザ光源4の・支持装置4aは各モ
ータMl,M2,M3によつてレーザ光源4の向を遠隔
操作できるから特に人間が入れないようなトンネルの掘
削に適用して好適である。支持装置4aは理解し易いた
め加速度計Gl,G2をジンバル11,12の支持軸上
に固定した場合を示したが、これをテーブル17上に置
いてデータ処理装置8で補正して使用することができる
。Therefore, the standard for the excavation direction can be easily set. Moreover, since the light receiver 6 mounted on the excavator 1 is equipped with a surface scanning device 20, an attitude detection device 281, and an accelerometer 32 for detecting roll angle, the parallel movement of the excavator 1 can be detected by the surface scanning device 20. , the pitch angle θ, the azimuth angle ψ, and the roll angle φ of the excavator 1 can be detected by the attitude detection device 28 and the accelerometer 32. Moreover, since the supporting device 4a of the laser light source 4 can remotely control the direction of the laser light source 4 using the respective motors M1, M2, and M3, it is particularly suitable for use in excavating tunnels that cannot be accessed by humans. For ease of understanding, the support device 4a is shown with the accelerometers Gl and G2 fixed on the support shafts of the gimbals 11 and 12, but it can also be placed on the table 17 and corrected by the data processing device 8 before use. I can do it.
また支持装置4aの軸14及びジンバル11を省略し軸
15を基台10の脚13−13に直接支持し、加速度計
G1をテーブル17上に置き、データ処理装置8で補正
して使用することもできる。尚上述においてはこの発明
による追尾装置を掘削機に適用した場合を説明したが掘
削機に限られるものでもなく、その他の移動物体を追尾
しガイドする場合にも適用できること容易に理解できよ
う。Alternatively, the shaft 14 and gimbal 11 of the support device 4a may be omitted, the shaft 15 may be directly supported on the legs 13-13 of the base 10, the accelerometer G1 may be placed on the table 17, and the data processing device 8 may be used for correction. You can also do it. Although the tracking device according to the present invention is applied to an excavator in the above description, it is easy to understand that the tracking device is not limited to an excavator and can be applied to tracking and guiding other moving objects.
第1図は従来の掘削機の姿勢検出方法を説明するための
路線的斜視図、第2図はこの発明による装置の概要を説
明するための断面図、第3図はこの発明による装置のレ
ーザ光源支持装置の一例を示す斜視図、第4図はこの発
明による装置に使用する受光器の正面図、第5図はその
側面から見た断面図、第6図は受光器の要部を示す拡大
正面図、第7図は受光器の動作の説明に供する正面図で
ある。
1・・・・・・掘削機、2・・・・・・トンネル、4・
・・・・ルーザ光源、4a・・・・・ルーザ光源支持装
置、5・・・・・ルーザビーム、6・・・・・受光器、
8・・・・・・データ処理装置。FIG. 1 is a schematic perspective view for explaining a conventional method for detecting the attitude of an excavator, FIG. 2 is a sectional view for explaining an overview of the device according to the present invention, and FIG. 3 is a laser beam of the device according to the present invention. A perspective view showing an example of a light source support device, FIG. 4 is a front view of a light receiver used in the device according to the present invention, FIG. 5 is a sectional view of the light receiver as seen from the side, and FIG. 6 is a main part of the light receiver. FIG. 7 is an enlarged front view for explaining the operation of the light receiver. 1... Excavator, 2... Tunnel, 4.
... Loser light source, 4a ... Loser light source support device, 5 ... Loser beam, 6 ... Light receiver,
8...Data processing device.
Claims (1)
る二つの軸の基準とする面からの傾むきをそれぞれ検出
する検出器を有し、駆動手段によつて方位角及び上記二
つの軸の傾むきを基準面から任意の量偏倚させることが
できる支持台と、B この支持台に支持されて設定した
方向にレーザビームを照射するレーザ光源と、C 移動
物体に取付けられ平面にマトリックス状に配列された光
電変換素子群を有し、上記レーザ光源から出されたレー
ザビームがこの光電変換素子群の何れかの光電変換素子
に受光することにより移動体の進行方向の方位角のずれ
量、ピッチ角のずれ量を検出する姿勢検出装置と、D
移動物体に取付けられ上記レーザ光源からのレーザビー
ム通路と直交する面を面走査して移動体の進行方向の平
行移動量を検出する面走査装置と、E 移動体のロール
角を検出する加速度計と、F 上記支持台を遠隔制御し
レーザ光源から照射されるレーザビームの照射方向を入
力値に応じて任意の方向に設定し、この設定されたレー
ザビームの方向を基準に上記姿勢検出装置によつて検出
される移動物体の方位角とピッチ角の偏差量及び上記面
走査装置によつて検出される移動物体の基準軸からの平
行移動量及び上記加速度計によつて検出される移動物体
のロール角の偏差量から移動物体の進路ズレ量を演算に
より求め移動物体の進路を制御するデータ処理装置と、
を具備して成る移動物体の追尾制御装置。1 A It has an azimuth detector and a detector that detects the inclination of two mutually orthogonal axes included in one plane from a reference plane, and the azimuth angle and the above two axes are detected by a driving means. B. A laser light source that is supported by this support and emits a laser beam in a set direction; C. A laser light source that is attached to a moving object and arranged in a matrix on a plane. The laser beam emitted from the laser light source is received by any of the photoelectric conversion elements of the photoelectric conversion element group, and the amount of azimuth deviation in the moving direction of the moving object is determined. , an attitude detection device that detects the amount of pitch angle deviation, and D
A surface scanning device attached to a moving object and detecting the amount of parallel movement in the moving direction of the moving object by scanning a surface perpendicular to the laser beam path from the laser light source, and an accelerometer detecting the roll angle of the moving object. And, F remotely controls the support base and sets the irradiation direction of the laser beam irradiated from the laser light source to an arbitrary direction according to the input value, and uses the set laser beam direction as a reference for the attitude detection device. The amount of deviation between the azimuth angle and the pitch angle of the moving object detected by this method, the amount of parallel movement of the moving object from the reference axis detected by the surface scanning device, and the amount of translation of the moving object detected by the accelerometer. a data processing device that calculates the amount of course deviation of the moving object from the deviation amount of the roll angle and controls the course of the moving object;
A moving object tracking control device comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51146757A JPS6049323B2 (en) | 1976-12-06 | 1976-12-06 | Moving object tracking control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51146757A JPS6049323B2 (en) | 1976-12-06 | 1976-12-06 | Moving object tracking control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5371780A JPS5371780A (en) | 1978-06-26 |
| JPS6049323B2 true JPS6049323B2 (en) | 1985-11-01 |
Family
ID=15414877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51146757A Expired JPS6049323B2 (en) | 1976-12-06 | 1976-12-06 | Moving object tracking control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6049323B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6031012A (en) * | 1983-07-29 | 1985-02-16 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Gyrocompass type device for setting and measuring azimuth |
| JPS61145410A (en) * | 1984-12-19 | 1986-07-03 | Penta Ocean Constr Co Ltd | Position surveying apparatus of moving body |
| JPS61258108A (en) * | 1985-05-13 | 1986-11-15 | Takenaka Komuten Co Ltd | Remote control type indoor use level |
-
1976
- 1976-12-06 JP JP51146757A patent/JPS6049323B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5371780A (en) | 1978-06-26 |
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